新型压电作动器驱动的直线电机驱动电源研究

基于压电作动器的大容性负载特性,通过电路匹配分析提出了基于直流升压变换器和谐振驱动控制电路;根据压电作动器驱动偏压要求,设计偏压电路使输出电压在-20~100 V之间;采用微处理器和D触发器设计驱动信号产生电路;将设计的驱动电源用于双作动器驱动的压电直线电机,电机运转平稳,电路功耗小,通过匹配不同的电感实现了宽频范围驱动.     

双柔铰导向式双足压电直线电机的驱动电源设计

为了实现双柔铰导向式双足压电直线电机连续和步进2种作动模式,电机的驱动电源需要产生不同类型的驱动信号,并且通过改变驱动信号的幅值或频率可以改变电机的运行速度。根据该驱动要求采用嵌入式微处理器PSoC作为信号发生单元,应用直接数字式合成器技术产生3种模式的4路驱动信号,利用LM358构成的两级电压放大电路,再通过IRF630构成的功率放大电路对信号进行电压与功率放大。实验表明,该驱动电源能够输出不同模式的信号,输出电压幅值调节范围为0~120V,频率调节范围为0~2kHz,能够实现电机的工作模式、运行速度与运行方向的调节。     

低压驱动V形直线超声电机的设计

针对传统V形直线超声电机驱动电压较大、驱动电路复杂,在配合变压器驱动时不利于结构微型化的问题,提出了一种利用叠层压电陶瓷驱动的低压V形直线超声电机.在对V形直线超声电机的运行机理进行理论分析的基础上,设计了基于叠层压电陶瓷的V形振子并进行了夹持装置的结构设计,进一步制作样机并开展了阻抗实验,测试了样机的外输出特性.实验...     

以正交衍射光栅为计量标准器的二维微位移工作台

提出以正交衍射光栅作为X-Y二维位移工作台计量标准器的思想,阐述了正交衍射光栅作为大量程二维位置检测传感器的工作原理及光路布置方法,推导了光栅运动位移与所产生干涉条纹的相移之间的关系。介绍了工作台粗、细两级定位系统的组成结构:粗定位部分由磁悬浮平面直线电机驱动,细定位部分采用弹性铰支结构并由压电陶瓷驱动;通过分别对电机和压电陶瓷驱动范围与定位精度的分析,提出对工作台精密快速定位的方法。设计了一套对电机与压电陶瓷进行驱动控制和光栅信号进行处理的电路,并结合实际正交衍射光栅的刻线精度,计算了工作台位置检测的有效分辨率。最后,分析了当前几种典型压电陶瓷驱动电路的特点,提出选用直流放大电源的方式作为本系统高压驱动方法,并给出了高压驱动电路图。     

基于压电作动器的直线电机及其高效驱动

由于传统的压电作动器驱动易造成严重发热、波形欠佳以及处理速度要求较高等问题,本文提出了一种新型的基于压电作动器的非共振型直线电机及其驱动方式.为满足作动器大容性负载特性及其驱动器对高频率的需求,通过电路匹配分析,提出了直流升压变换器和谐振变换的驱动方案,设计了偏压电路使输出驱动波形满足作动器驱动电压的要求.采用傅里叶变...     

单振子二自由度超声电机驱动电源

设计了用于平板形单振子二自由度超声电机的驱动电源,并针对驱动电源电流负荷较大,输出功率利用率不高的问题,提出了优化驱动性能的措施.该电源利用压控振荡器产生正弦小信号,经高压及功率放大后得到较高的驱动电压及较大的驱动电流实现电机驱动.根据压电振子等效电路模型及工作特性,采取与超声电机并联电感的方法优化了电源驱动性能.制作了驱动电源样机,并对输出性能及优化效果进行了测试.测试结果表明:设计的电源驱动电压及频率可独立连续调节,可输出理想的正弦信号波形;在49.127 kHz、49.756 kHz两种频率下,接超声电机负载时,最大输出电压分别为176.0 V及171.2 V;超声电机并联1.442 mH电感后,电源驱动电流可减少至原来的7.27％和7.41％,功率因数可提高至0.968和0.9550.得到的结果显示,设计的电源满足超声电机驱动要求,采取的优化措施在减小电源电流负荷及提高电源输出功率利用率方面效果明显.     

非共振式压电直线电机精密驱动及定位控制

为实现光机结构、集成电路等领域中大行程及高精度的位移控制,利用较为适用的非共振式尺蠖型压电直线电机,基于高压功率运算放大器,设计了非共振式压电直线电机的精密复合放大驱动电路,通过理论分析及实验得到的伯德图验证了驱动电路的分辨率和幅频特性。以现场可编程门阵列(FPGA)为核心处理器,以光栅尺为反馈元件,通过分析非共振式压电直线电机的多种运行模式,根据直线电机的运行时序,设计完成了开环大范围整步运行模式与闭环小范围单步运行模式相结合的控制策略,在单步运行模式中分别设计完成了PID控制算法及PID与压电陶瓷迟滞逆模型前馈相结合的复合控制算法。实验结果表明,该控制策略能够实现大行程内的精密位移控制,复合控制算法具有比PID更加优越的控制效果,能够在21mm大行程内实现1.5nm的闭环定位控制精度,直线电机的最大驱动力可达300N,满足大行程高精度位移控制的应用需求。     

摩擦驱动型压电叠堆直线电机的工作机理

以一种典型的摩擦驱动型压电叠堆直线电机结构为例,对摩擦驱动型压电叠堆直线电机的振动摩擦驱动机理进行研究.结合电机系统的振动脱离模型,分析了电机定子与动子脱离的力学条件,进而分析电机结构参数和工作参数对椭圆运动和振动脱离性能的影响.对原理样机进行了试验研究,结果表明,压电叠堆的激励电压、激励频率和电机的预压力对电机的振动脱离性能有显著影响.     

驻波压电直线马达的研制与实验测试

该文研究的基于压电驱动的直线马达样机具有大行程、高分辨率、体积小、输出力大、速度可控等特性,被广泛应用在微操作机器人领域。该文还介绍了专门用于驻波压电马达驱动的高频压电源,其将最新的数字可编程逻辑芯片应用在电路的设计中,提高了电源的可靠性和集成度;同时还介绍了专用的实验测试系统及其对研制的原理样机进行力与速度的测试结果。     

容性负载高压线性驱动电源的研究

介绍一种高压可调大功率动态驱动电源的设计,它用于高速微小孔振动钻床振动装置的压电陶瓷激振器,可以实现压电陶瓷的可控振动,其主要由D/A控制卡、放大电路、高压直流电源电路等几部分组成.该驱动电源具有线性好、容易控制等优点.     

基于SOPC的步进电机加减速PWM控制器IP核设计

为解决步进电机运动系统中电机加速和减速过程的控制等问题,将脉冲宽度调制(PWM)和现场可编程门阵列(FPGA)IP核技术应用到设计方案中.提出了一种基于可编程片上系统(SOPC)实现步进电机加减速PWM控制器IP核的设计方法,并以此说明了该设计思想及其实现途径.通过HDL硬件描述语言编写功能逻辑、Avalon总线接口与...     

离子风空气加速器的电源设计

针对电压微小波动对离子风空气加速器负载放电特性影响的问题,设计了一款特殊的高压电源.电源的硬件电路设计包括主控制电路、功率场效应管(MOSFET)的驱动和保护电路、采样反馈电路、高压升压电路和多倍压整流电路;软件设计包括主控芯片PIC的系统配置、脉宽调制(PWM)占空比及频率设定、主程序及中断子程序流程图.最后,通过M...     

基于UCC3895的行波型超声波电机驱动器设计

以往的基于非智能芯片的超声波电机驱动器往往存在电路复杂,调相困难等不足,因而限制了其使用范围。针对这一问题,首先简要介绍了行波型超声波电机驱动电路基本原理和性能要求;在比较以往驱动器优缺点的基础上提出了一种基于UUC3895的多功能可调节的行波型超声波电机驱动器,该驱动器基于BiCMOS相移谐振脉宽调制（PWM）控制原理,具有调频、调压和调相功能,并可扩展外部控制器;最后,给出了实验数据与波形图。实验结果验证了该设计的可行性。     

一种新型的基于PSoC3的高精度位移测量仪

为降低基于线性可调差动变压器(LVDT)的高精度位移测量仪的生产成本,并减小其产品体积,使产品更具市场竞争力,在分析其工作原理基础上,结合PSoC3"相比于传统单片机,更具系统单片化"的特点,提出了以CY8C3866AXI为核心的新型位移测量系统设计方案。该方案通过运用PSoC3内部的数字模块(DMA和LCD)与模拟模块(AD、DA、PGA等),自行设计了由整流电路、滤波电路和减法电路组成的信号调制电路,完全替代了目前市场上常用的AD698信号调制芯片和ARM控制器的产品组合结构,实现了位移高精度测量,测量精度可达到0.2μm。研究结果表明,该方案具有集成度高、线性度好、成本低廉等优点。     

基于FPGA的刚体调姿系统逻辑控制器开发

为解决大部件刚体调姿系统中各数控设备驱动电路的可靠性、各辅助工装设备的稳定性、系统的容差保护与报错等问题,设计并开发了基于现场可编程门阵列(FPGA)的逻辑控制器.重点从处理器模块、I/0模块、电源模块等方面对逻辑控制器进行了硬件结构设计,同时给出了基于硬件描述语言(VHDL)的软件实现方法.应用实践结果表明,该逻辑控...     

二自由度超声波电机惯性驱动研究

设计了采用单相电源驱动旋转和直线两种运动的新型单定子二自由度超声波电机,提出了一种近谐振点平稳惯性冲击的电机驱动方法。基于电机构造机理和驱动原理,建立了电机惯性驱动模型,定量分析了方波信号参数对电机性能的影响。算例分析表明,电机在近谐振点采用非对称方波激励,定子端面可输出符合惯性驱动要求的锯齿波。给出了最佳的方波驱动频率与占空比。该驱动方法简洁高效,完全消除了相位差对多自由度电机性能的影响。     

基于CPLD的彩色线阵CCD在木板色选系统中的应用

针对彩色线阵光电耦合器件(CCD)在木板色选系统中驱动电路的设计问题,提出了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的驱动电路设计方案。首先给出了该驱动的系统框图,并介绍了其工作原理,然后对其中各重要模块进行了详细的介绍。该系统采用了Altera公司的EPM240复杂可编程逻辑器件;分析了彩色线阵CCD芯片TCD2252D的驱动时序图;通过硬件描述语言(VHDL)实现了各脉冲信号的发送,并给出了各脉冲参数之间的时序关系。简要介绍了从RBG色彩空间到HSL色彩空间的转换。最后,在QUARTUS 2上进行信号的软件仿真测试,并用逻辑分析仪检测实际电路。应用及实践结果表明,该基于CPLD的驱动电路方案具有可靠性高、成本低廉、维护方便的优点、具有很强的可扩展性,适用于CCD传感器驱动电路的设计。     

基于双DSP和FPGA的导航处理系统设计

机电技术的发展为惯性测量系统的大量应用奠定了基础。针对深海导航应用场合,为了提高深海惯性导航的精度和实时性,设计了基于双数字信号处理器（DSP）和可编程逻辑门阵列（FPGA）的捷联惯性导航计算机,成功构建了低成本、小型化的捷联惯性导航系统（SINS）。重点描述了双DSP和FPGA导航计算机的硬件设计思路。扼要介绍了系统软件的框架结构。与目前大多数的惯性导航系统相比,该系统体积小、重量轻、功耗低,适用于运算复杂的嵌入式惯性导航系统。实验室车载实验结果证明了上述设计的正确性和可行性。     

基于STC系列单片机的车载逆变电源

针对传统逆变电源启动困难的问题,对控制策略进行了改进,设计了一款以单片机STC12C5A60S2为主控芯片的两级式级联车载逆变电源。该电源以12 V直流电压为输入,通过升压与逆变两个功率变换环节得到了220 V,50 Hz的正弦交流电。在升压环节,采用直流母线电压负反馈,确保了直流母线电压的稳定性;在逆变环节,采用正弦脉宽调制(SPWM)技术,将输出电压的谐波畸变率(THD)降低到了5%以内。此外还对电池电压检测电路、输出电压检测电路、输出电流检测电路、桥臂短路保护电路进行了设计,并研制了实验样机。研究结果表明,采用逆变电路先触发升压电路后触发、根据输出电压实时更新占空比的控制策略,该逆变电源能够顺利启动,稳压特性良好,为以后逆变电源的优化设计提供了参考。